[發(fā)明專利]一種GIS內(nèi)自由導(dǎo)電微粒的疊加電壓檢測裝置及方法

在審

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• 申請日: 2017-07-19
• 公開（公告）號: CN107329059A
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張喬根;馬徑坦;吳治誠;杜乾棟;王國利;高超;楊蕓;文韜;李曉昂;郭璨;張玲俐
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué);南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12;G01R31/14
• 代理公司: 北京鼎承知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11551
• 代理人: 張波濤,管瑩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于氣體絕緣封閉組合電器(GIS)絕緣缺陷防護領(lǐng)域，具體涉及一種GIS內(nèi)自由導(dǎo)電微粒的疊加電壓檢測裝置及方法。

背景技術(shù)

SF₆氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(Gas-insulated switchgear，GIS)具有占地面積小、受自然環(huán)境影響小、運行安全可靠、檢修和維護周期長等優(yōu)點，在國內(nèi)外電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。均勻電場中SF₆氣體具有良好的絕緣性能，而當(dāng)存在局部電場集中時其絕緣強度會出現(xiàn)嚴重降低。GIS由于在生產(chǎn)、運輸和組裝過程中存在機械碰撞及設(shè)備振動，會不可避免地產(chǎn)生自由導(dǎo)電微粒污染物，這些導(dǎo)電微粒會顯著降低設(shè)備耐受電壓，甚至導(dǎo)致絕緣事故。運行故障統(tǒng)計表明，自由導(dǎo)電微粒是造成GIS故障的一個主要原因。因此，探索有效的自由導(dǎo)電微粒檢測手段對于預(yù)防事故發(fā)生、保障GIS的長期穩(wěn)定運行具有重要意義。

目前，現(xiàn)場交接試驗中通常采用交流耐壓結(jié)合局部放電試驗以及沖擊耐壓試驗對GIS的絕緣性能進行考核。交流電壓下微粒由于受到周期性電場力的作用不易起跳，且極不均勻電場中SF₆氣體的擊穿電壓隨氣壓的變化會呈現(xiàn)“駝峰”現(xiàn)象，當(dāng)GIS工作氣壓高于臨界氣壓時，氣體擊穿前幾乎不發(fā)生局部放電，此時局部放電檢測手段失效。沖擊電壓由于作用時間短，微粒難以發(fā)生起跳以及貫穿性運動，無法對自由微粒進行有效檢測。由于目前現(xiàn)場交接試驗項目難以對GIS中自由導(dǎo)電微粒進行有效檢測，因此，有必要研究新的檢測手段，完善現(xiàn)場交接試驗中對GIS絕緣性能的考核。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種GIS內(nèi)自由導(dǎo)電微粒的疊加電壓檢測裝置，能夠有效檢測GIS內(nèi)自由導(dǎo)電微粒。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種GIS內(nèi)自由導(dǎo)電微粒的疊加電壓檢測方法。

為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種GIS內(nèi)自由導(dǎo)電微粒的疊加電壓檢測裝置，包括：

沖擊電壓發(fā)生器1，用于產(chǎn)生沖擊電壓；

隔直電容2，與所述沖擊電壓發(fā)生器1的輸出端串聯(lián)，用于隔離直流電壓；

保護球隙3，與所述隔直電容2并聯(lián)，用以避免隔直電容2承受過高電壓而損壞；

GIS4，與所述沖擊電壓發(fā)生器1并聯(lián)；

阻容分壓器5，與所述GIS4并聯(lián)，用于疊加電壓波形的測量；

保護電阻6，與所述阻容分壓器5串聯(lián)，用于減小沖擊電壓對直流電壓源7的影響；

直流電壓源7，與所述保護電阻6串聯(lián)，用于產(chǎn)生直流電壓；

所述沖擊電壓發(fā)生器1包括電容1-1、開關(guān)1-2、波頭電阻1-4、波尾電阻1-3和電容分壓器1-5；所述電容1-1經(jīng)過開關(guān)1-2與波尾電阻1-3并聯(lián)，波尾電阻1-3經(jīng)過波頭電阻1-4與電容分壓器1-5并聯(lián)；

所述阻容分壓器5包括高壓臂電阻5-1、低壓臂電阻5-3和高壓臂電容5-2、低壓臂電容5-4；所述高壓臂電阻5-1與高壓臂電容5-2組成第一并聯(lián)電路；所述低壓臂電阻5-3與低壓臂電容5-4組成第二并聯(lián)電路，所述第一并聯(lián)電路與第二并聯(lián)電路串聯(lián)；

所述直流電壓源7包括高壓硅堆7-1、高壓硅堆7-2、高壓硅堆7-3、高壓硅堆7-4、電容7-5、電容7-6、電容7-7、電容7-8和充電變壓器7-9；所述高壓硅堆7-1～7-4與電容7-5～7-8和充電變壓器7-9組成兩級倍壓電路；

所述沖擊電壓發(fā)生器1的輸出范圍為0～1600kV；

所述隔直電容2的容值為30nF，所述GIS 4的運行電壓等級為500kV；

所述保護電阻6的阻值為300kΩ；

所述直流電壓源7的輸出范圍為0～600kV；

一種GIS內(nèi)自由導(dǎo)電微粒的疊加電壓檢測方法，包括如下步驟：

S1：計算GIS在斷路器分閘時可能存在的直流電壓最大幅值U_dc，計算公式如下：

其中，U_o為GIS的運行電壓；

S2：對GIS施加幅值為U_dc的負極性直流電壓；

S3.對GIS疊加正極性沖擊電壓U_+Imp，正極性沖擊電壓峰值的計算公式為：U_+Imp＝U_s+U_dc

其中，U_s為GIS的額定沖擊耐壓幅值；